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与消费者市场单纯大肆炒作形成对照的是,在商用领域,许多公司正在使用3D打印机开发产品,创造新的商业模式。
3D打印可能存在定位问题。它有时被视作业余爱好者的玩物――利用摆在客厅的台式打印机制作小装饰物的有趣方式,但越来越多的公司在认真研究这项技术,帮助他们获得新的想法。
添加式制造的变革
以飞机制造商波音公司为例。波音制造的一些飞机在30000英尺高空飞行,配备了空气管组件、接线盖以及通过3D打印制造出来的其他小型部件,3D打印在工业应用领域被称为添加式制造(additive manufacturing)。该公司还采用使用金属的添加式制造,制作用于形状测试、装配测试和功能测试的原型部件。
无论是客厅还是企业工厂,3D打印即添加式制造的基本原理都一样。它有别于削减式制造或成型式制造等传统制造技术,传统技术主要依靠通过模制、钻孔或打磨来减少材料。而添加式制造从头开始,用超薄片材将一层层材料按顺序叠加,最终形成用3D建模软件设计的形状。
自1997年以来,波音就一直在添加式制造领域从事研发工作,但该公司希望在未来几年扩大其工艺规模,那样它可以使用这项技术,制造更大的结构化部件,以便更广泛地应用于军用和商用飞机。
至于构成飞机骨架的那些比较大的钛材料结构,“现有的添加式制造技术通常无能为力,那是由于这些部件比生产它们的设备还要庞大。”波音公司的金属添加式制造首席工程师大卫·迪特里希(David Dietrich)说。他说:“我们的目的就是,通过设计大胆创新的3D打印机,制造更庞大的部件。”
波音公司使用3D打印似乎不走常规路,因为越来越多的人热衷于使用这项技术来制造消费类产品,比如玩具、小雕像和雕塑。而事实并非如此。在业内,“我们不喜欢称之为‘3D打印’,因为添加式制造这个术语的历史更悠久,认可度更高。”迪特里希说。
成本下降带来工业应用
对消费者来说,一些较为知名的3D打印机生产商包括MakerBot、MakieLab和RepRap,工业级生产商包括3D Systems(也生产成本较低的3D打印机)、Stratasys、ExOne和EOS。
3D打印机的成本相差很大。3D Systems的Cube是专为家庭用户和业余爱好者设计的,起价在1300美元左右。而为航空、汽车和医疗等行业的工业级制造生产的3D打印机,比如ExOne生产的那种,售价则高达100万美元。
据研究3D打印领域趋势的分析师特里·沃勒斯(Terry Wohlers)汇总的市场研究数据显示,工业级3D打印机的平均售价大约是7.5万美元。他表示,大多数消费级打印机的售价在1500美元至3000美元。
较之传统的削减式制造,3D打印或添加式制造有几个优点。一些商家称,最大的好处就是,这项技术让企业用户可以在内部更迅速地一次性制造产品。
在波音公司,负责处理塑料添加式制造的团队已大幅缩短了加工时间。波音公司的塑料添加式制造首席工程师迈克尔·海斯(Michael Hayes)表示,使用常规工具生产一些小型部件可能需要长达一年的时间,3D打印却可以将加工时间缩短至一周。
他表示,使用这项技术,公司还可以更轻松地调整产品。海斯说:“你可以失败。可以很快制造出第一个部件,加以改变,更快地获得高质量部件。”
美国宇航局(NASA)是将3D打印机用于试验的另一家机构。多年来,美国宇航局一直在研究这项技术,但在过去6个月,宇航局的喷气推进实验室一直在更频繁地使用这项技术,测试新概念,开发有望很快用于航天器的部件。
喷气推进实验室位于加利福尼亚州帕萨迪纳,拥有十几台3D打印机,包括MakerBot、Stratasys和3D Systems等公司生产的消费级3D打印机。
该实验室的首席技术官汤姆·索德斯特罗姆(Tom Soderstrom)表示,之前,3D打印机实在太贵了,而现在成本大幅下降。喷气推进实验室使用这种打印机作为头脑风暴工具,这是索德斯特罗姆所说的“IT宠物动物园”(IT petting zoo)的一部分。
到目前为止,该计划收到了良好的成效。去年夏天,机械工程师们使用3D打印机,为托盘等简单物品制作概念。不过还制作了摆放网络摄像头的实际支架,用于电话会议。工程师们还认识到,如果使用3D打印机,还可以使用用于网络摄像头支架的同一种旋转机制,设计用来展开降落伞的一种新的航天器部件。
索德斯特罗姆说:“那是灵光一闪的时刻,”即这种打印机可用来设计和制造用于实际航天器的部件。旋转部件已设计出来,但还未制造出来,它将为降落伞在展开时减小转矩或转动影响提供回旋余地。
索德斯特罗姆表示,企业内部拥有3D打印机的另一个优点是,企业可以更轻松地细微调整新产品的设计。他说:“可能微调20次后才能获得正确的想法。”
索德斯特罗姆希望,最终整个航天器都可以使用该技术制造而成。航天器将无人驾驶,很小巧,屏幕可能只有画册大小。索德斯特罗姆说:“不是所有航天器的外观都需要像宇航飞机那样。”
消费级寻觅新机会
至于消费级3D打印机,该技术仍处于发展阶段。索德斯特罗姆表示,打印的对象并不总是经过抛光处理,这视打印机而定。用来生成3D打印设计的软件可能由打印机供应商提供,采用Autodesk之类的计算机辅助设计软件这种形式,或者来自西门子等大型工程公司。
不过,索德斯特罗姆建议CIO们如果想投入于3D打印,可以购买或以其他方式暂借几台打印机。他说,它们没必要是最昂贵的机型,但公司应努力确定哪些业务部门有望从3D打印机获得最大的成效。公司应尽量找到能充当“IT管理员”的人――这个人必须熟悉3D打印技术,还能建议公司如何最有效地利用该技术。 索德斯特罗姆说:“用一些较廉价的3D打印机制作逼真的部件有难度。这个管理员有望帮助解决这个问题。”他表示,这个人具有的某些技能包括:知道如何处理某一个物体所采用的多种不同材料。
公司的规模不一定要像波音或美国宇航局那么大,才能使用3D打印机。这项技术还适合期望定制设计原型、然后小批量打印的小企业主和企业家。
合理使用3D打印的一家公司是货运和物流巨头UPS。这家公司还通过店面运营,为小客户提供服务;鉴于3D打印技术日益受到关注,该公司推出了一项计划,旨在帮助可能自身没有资金购买3D打印机的小企业和初创公司。
UPS对小企业主们开展了一项民意调查,结果显示他们对试用这项技术有着浓厚的兴趣,尤其是在想制造原型、艺术效果图或促销材料的小企业主当中。于是,该公司在去年7月宣布开启一项计划;UPS称,自己因此成为第一家在店内试用3D打印服务的全国性零售商。
办公用品销售商史泰博(Staples)声称自己是第一家向消费者出售3D打印机的零售商,但UPS声称其计划让它成为第一家除了打印服务本身外,还提供计算机辅助设计咨询等3D打印服务的零售商。
目前,有6家独立运营的UPS商店提供Stratasys公司的uPrint SE Plus打印机,这是一款工业级3D打印机。圣地亚哥店是第一家装有这款打印机的商店,华盛顿特区、芝加哥、纽约和达拉斯近郊的商店紧随其后。去年9月,这款打印机安装在加利福尼亚州门洛帕克的商店,而附近就是硅谷沙丘路:众所周知,这条街上云集了大批支持科技初创企业的风险投资公司。
UPS Store将在未来12个月征集商店老板和客户的反馈意见;如果试用成功,随后决定要不要在另外的商店增设3D打印机。
到目前为止,在圣地亚哥店,一般情况客户承担的成本已降低至10美元,但一家医疗设备开发商打印的一款栩栩如生的指关节,成本则高达500美元。显然左右价格的最大因素是设计的复杂性。
客户将STL格式的数字文件带到店里。然后商店用软件程序对文件进行一番检查,确保该文件随时可以打印。如果可以打印,客户会得到打印和人力成本的报价。
有时候,数字文件需要返工或从头开始创建。在这种情况下,客户可以与3D打印设计师一起搞定。UPS Store的小企业技术负责人丹尼尔·伦巴(Daniel Remba)主管该公司的3D打印项目,他表示,在文件准备打印之前,这个过程可能涉及好几个步骤。
UPS Store老板伯克·琼斯(Burke Jones)表示,到目前为止,在圣地亚哥店,已经有几种不同类型的客户来使用打印机。客户既有小型初创公司,也有来自大公司的工程师、政府承包商以及有奇思妙想的其他人。
琼斯表示,有个客户想要其自己头部的3D打印复制品。还有个潜水员打印了水下灯的滤光器,有个山地车车手打印了安装摄像头的头盔。
琼斯估计,这家商店已为处于早期阶段的公司打印了几十个产品原型。他表示,这家商店总共为各种类型的客户完成了大约多达50项打印任务,制作了200个不同的部件。位于门洛帕克的商店用3D打印机完成了大约10项任务,至少另外25项任务等着完成。
还有提供3D打印服务的其他在线公司。其中两个网站是Shapeways和Quickparts,它们接收客户上传的文件后,为客户打印所需物体。琼斯表示,UPS Store的项目有所不同,原因在于它更个性化。他说:“我们先要了解人,然后了解他们的想法。”
3D Hubs是认定人们对3D打印机有兴趣,但并不自行购买的另一家公司。这个网站的运作方式如同在线房屋租赁网站Airbnb,只不过租赁的是3D打印机,帮助人们找到附近别人或公司拥有的3D打印机。
3D打印已经是一些大公司的制造流程的一个关键因素。不过对于规模较小的公司,这项技术的最大障碍可能是对何时使用它比较合适缺乏认识,知名研究机构Gartner的行业分析师皮特·布拉西利耶(Pete Brasiliere)如是说。
虽然台式打印机不是那么先进,但它们在“创客”文化圈很受欢迎,这可能会为企业界提供这种认识。布拉西利耶表示说:“消费者市场的炒作已经让企业高层管理人员意识到3D打印的未来趋势。”
3D打印可能存在定位问题。它有时被视作业余爱好者的玩物――利用摆在客厅的台式打印机制作小装饰物的有趣方式,但越来越多的公司在认真研究这项技术,帮助他们获得新的想法。
添加式制造的变革
以飞机制造商波音公司为例。波音制造的一些飞机在30000英尺高空飞行,配备了空气管组件、接线盖以及通过3D打印制造出来的其他小型部件,3D打印在工业应用领域被称为添加式制造(additive manufacturing)。该公司还采用使用金属的添加式制造,制作用于形状测试、装配测试和功能测试的原型部件。
无论是客厅还是企业工厂,3D打印即添加式制造的基本原理都一样。它有别于削减式制造或成型式制造等传统制造技术,传统技术主要依靠通过模制、钻孔或打磨来减少材料。而添加式制造从头开始,用超薄片材将一层层材料按顺序叠加,最终形成用3D建模软件设计的形状。
自1997年以来,波音就一直在添加式制造领域从事研发工作,但该公司希望在未来几年扩大其工艺规模,那样它可以使用这项技术,制造更大的结构化部件,以便更广泛地应用于军用和商用飞机。
至于构成飞机骨架的那些比较大的钛材料结构,“现有的添加式制造技术通常无能为力,那是由于这些部件比生产它们的设备还要庞大。”波音公司的金属添加式制造首席工程师大卫·迪特里希(David Dietrich)说。他说:“我们的目的就是,通过设计大胆创新的3D打印机,制造更庞大的部件。”
波音公司使用3D打印似乎不走常规路,因为越来越多的人热衷于使用这项技术来制造消费类产品,比如玩具、小雕像和雕塑。而事实并非如此。在业内,“我们不喜欢称之为‘3D打印’,因为添加式制造这个术语的历史更悠久,认可度更高。”迪特里希说。
成本下降带来工业应用
对消费者来说,一些较为知名的3D打印机生产商包括MakerBot、MakieLab和RepRap,工业级生产商包括3D Systems(也生产成本较低的3D打印机)、Stratasys、ExOne和EOS。
3D打印机的成本相差很大。3D Systems的Cube是专为家庭用户和业余爱好者设计的,起价在1300美元左右。而为航空、汽车和医疗等行业的工业级制造生产的3D打印机,比如ExOne生产的那种,售价则高达100万美元。
据研究3D打印领域趋势的分析师特里·沃勒斯(Terry Wohlers)汇总的市场研究数据显示,工业级3D打印机的平均售价大约是7.5万美元。他表示,大多数消费级打印机的售价在1500美元至3000美元。
较之传统的削减式制造,3D打印或添加式制造有几个优点。一些商家称,最大的好处就是,这项技术让企业用户可以在内部更迅速地一次性制造产品。
在波音公司,负责处理塑料添加式制造的团队已大幅缩短了加工时间。波音公司的塑料添加式制造首席工程师迈克尔·海斯(Michael Hayes)表示,使用常规工具生产一些小型部件可能需要长达一年的时间,3D打印却可以将加工时间缩短至一周。
他表示,使用这项技术,公司还可以更轻松地调整产品。海斯说:“你可以失败。可以很快制造出第一个部件,加以改变,更快地获得高质量部件。”
美国宇航局(NASA)是将3D打印机用于试验的另一家机构。多年来,美国宇航局一直在研究这项技术,但在过去6个月,宇航局的喷气推进实验室一直在更频繁地使用这项技术,测试新概念,开发有望很快用于航天器的部件。
喷气推进实验室位于加利福尼亚州帕萨迪纳,拥有十几台3D打印机,包括MakerBot、Stratasys和3D Systems等公司生产的消费级3D打印机。
该实验室的首席技术官汤姆·索德斯特罗姆(Tom Soderstrom)表示,之前,3D打印机实在太贵了,而现在成本大幅下降。喷气推进实验室使用这种打印机作为头脑风暴工具,这是索德斯特罗姆所说的“IT宠物动物园”(IT petting zoo)的一部分。
到目前为止,该计划收到了良好的成效。去年夏天,机械工程师们使用3D打印机,为托盘等简单物品制作概念。不过还制作了摆放网络摄像头的实际支架,用于电话会议。工程师们还认识到,如果使用3D打印机,还可以使用用于网络摄像头支架的同一种旋转机制,设计用来展开降落伞的一种新的航天器部件。
索德斯特罗姆说:“那是灵光一闪的时刻,”即这种打印机可用来设计和制造用于实际航天器的部件。旋转部件已设计出来,但还未制造出来,它将为降落伞在展开时减小转矩或转动影响提供回旋余地。
索德斯特罗姆表示,企业内部拥有3D打印机的另一个优点是,企业可以更轻松地细微调整新产品的设计。他说:“可能微调20次后才能获得正确的想法。”
索德斯特罗姆希望,最终整个航天器都可以使用该技术制造而成。航天器将无人驾驶,很小巧,屏幕可能只有画册大小。索德斯特罗姆说:“不是所有航天器的外观都需要像宇航飞机那样。”
消费级寻觅新机会
至于消费级3D打印机,该技术仍处于发展阶段。索德斯特罗姆表示,打印的对象并不总是经过抛光处理,这视打印机而定。用来生成3D打印设计的软件可能由打印机供应商提供,采用Autodesk之类的计算机辅助设计软件这种形式,或者来自西门子等大型工程公司。
不过,索德斯特罗姆建议CIO们如果想投入于3D打印,可以购买或以其他方式暂借几台打印机。他说,它们没必要是最昂贵的机型,但公司应努力确定哪些业务部门有望从3D打印机获得最大的成效。公司应尽量找到能充当“IT管理员”的人――这个人必须熟悉3D打印技术,还能建议公司如何最有效地利用该技术。 索德斯特罗姆说:“用一些较廉价的3D打印机制作逼真的部件有难度。这个管理员有望帮助解决这个问题。”他表示,这个人具有的某些技能包括:知道如何处理某一个物体所采用的多种不同材料。
公司的规模不一定要像波音或美国宇航局那么大,才能使用3D打印机。这项技术还适合期望定制设计原型、然后小批量打印的小企业主和企业家。
合理使用3D打印的一家公司是货运和物流巨头UPS。这家公司还通过店面运营,为小客户提供服务;鉴于3D打印技术日益受到关注,该公司推出了一项计划,旨在帮助可能自身没有资金购买3D打印机的小企业和初创公司。
UPS对小企业主们开展了一项民意调查,结果显示他们对试用这项技术有着浓厚的兴趣,尤其是在想制造原型、艺术效果图或促销材料的小企业主当中。于是,该公司在去年7月宣布开启一项计划;UPS称,自己因此成为第一家在店内试用3D打印服务的全国性零售商。
办公用品销售商史泰博(Staples)声称自己是第一家向消费者出售3D打印机的零售商,但UPS声称其计划让它成为第一家除了打印服务本身外,还提供计算机辅助设计咨询等3D打印服务的零售商。
目前,有6家独立运营的UPS商店提供Stratasys公司的uPrint SE Plus打印机,这是一款工业级3D打印机。圣地亚哥店是第一家装有这款打印机的商店,华盛顿特区、芝加哥、纽约和达拉斯近郊的商店紧随其后。去年9月,这款打印机安装在加利福尼亚州门洛帕克的商店,而附近就是硅谷沙丘路:众所周知,这条街上云集了大批支持科技初创企业的风险投资公司。
UPS Store将在未来12个月征集商店老板和客户的反馈意见;如果试用成功,随后决定要不要在另外的商店增设3D打印机。
到目前为止,在圣地亚哥店,一般情况客户承担的成本已降低至10美元,但一家医疗设备开发商打印的一款栩栩如生的指关节,成本则高达500美元。显然左右价格的最大因素是设计的复杂性。
客户将STL格式的数字文件带到店里。然后商店用软件程序对文件进行一番检查,确保该文件随时可以打印。如果可以打印,客户会得到打印和人力成本的报价。
有时候,数字文件需要返工或从头开始创建。在这种情况下,客户可以与3D打印设计师一起搞定。UPS Store的小企业技术负责人丹尼尔·伦巴(Daniel Remba)主管该公司的3D打印项目,他表示,在文件准备打印之前,这个过程可能涉及好几个步骤。
UPS Store老板伯克·琼斯(Burke Jones)表示,到目前为止,在圣地亚哥店,已经有几种不同类型的客户来使用打印机。客户既有小型初创公司,也有来自大公司的工程师、政府承包商以及有奇思妙想的其他人。
琼斯表示,有个客户想要其自己头部的3D打印复制品。还有个潜水员打印了水下灯的滤光器,有个山地车车手打印了安装摄像头的头盔。
琼斯估计,这家商店已为处于早期阶段的公司打印了几十个产品原型。他表示,这家商店总共为各种类型的客户完成了大约多达50项打印任务,制作了200个不同的部件。位于门洛帕克的商店用3D打印机完成了大约10项任务,至少另外25项任务等着完成。
还有提供3D打印服务的其他在线公司。其中两个网站是Shapeways和Quickparts,它们接收客户上传的文件后,为客户打印所需物体。琼斯表示,UPS Store的项目有所不同,原因在于它更个性化。他说:“我们先要了解人,然后了解他们的想法。”
3D Hubs是认定人们对3D打印机有兴趣,但并不自行购买的另一家公司。这个网站的运作方式如同在线房屋租赁网站Airbnb,只不过租赁的是3D打印机,帮助人们找到附近别人或公司拥有的3D打印机。
3D打印已经是一些大公司的制造流程的一个关键因素。不过对于规模较小的公司,这项技术的最大障碍可能是对何时使用它比较合适缺乏认识,知名研究机构Gartner的行业分析师皮特·布拉西利耶(Pete Brasiliere)如是说。
虽然台式打印机不是那么先进,但它们在“创客”文化圈很受欢迎,这可能会为企业界提供这种认识。布拉西利耶表示说:“消费者市场的炒作已经让企业高层管理人员意识到3D打印的未来趋势。”